Jcrg Rehrmann Elektronik - инженерно бюро за разработване на електронни схеми и системи
Разбира се, можете да реализирате и малки изходи с push-pull конвертор. За малки, нерегулирани DC-DC преобразуватели с електрическа изолация, това може дори да е идеалната форма на преобразувател. Най-простият е отново автоколебателен преобразувател, чието превключване се задейства от насищането на сърцевината. За тази цел са необходими четири намотки на трансформатора от първичната страна, но само няколко други компонента. Фигура 8.3 А показва автоколебателен преобразувател, изграден с MOSFET.
Фигура 8.3 Нерегулиран преобразувател на потока push-pull за малки мощности
Фигура 8.3 B Нерегулиран преобразувател на потока с двойно издърпване за висока мощност
Фиг. 8.3 C Нерегулиран преобразувател с издърпване напред за високо работно напрежение
Фигура 8.3 D Нерегулиран полумостов преобразувател на потока за ниски работни напрежения
При работни напрежения над 15 волта, таймерът IC NE 555 трябва да бъде снабден с отделно захранващо напрежение. В най-простия случай напрежението се ограничава с ценеров диод и захранващото напрежение за IC се подава през R 4. Разбира се, регулатор на напрежение за IC таймера би бил още по-добър, напр. 78L12 или 78M12. С посочените компоненти отново може да се постигне изходен ток от 40 ампера. Поради по-високото работно напрежение, изходната мощност може да бъде около 500 вата. По принцип дори по-високи изходи могат да бъдат реализирани по този начин, но трябва да се отбележи, че източникът на напрежение в полумостовата верига е изложен на много високо натоварване с променлив ток. Така че тук са необходими големи електролитни кондензатори с ниско вътрешно съпротивление за филтриране на тези променливи токове. Поради високите променливи токове, специално внимание трябва да се обърне на правилата за проектиране, които вече разгледах в глава 6.1.
Разбира се, на практика ще избягвате използването на трансформатори с ненужно голям брой намотки, които са много сложни за производство, особено след като степента им на използване не е оптимална. Половината или пълните мостови вериги се използват за намаляване на първичната намотка до една намотка. В най-простия случай човек взема генератор от глава 5 и изпраща изходния сигнал към първичната намотка чрез свързващ кондензатор. Фигура 8.3 D и фигура 8.3 D1 показват три версии на такъв преобразувател. Опростената версия вляво е достатъчна за работни напрежения до 15 волта. С посочените транзистори могат да се постигнат непрекъснати изходни токове от 40 ампера, което съответства на изходна мощност от приблизително 240 вата (40 A * ± 6 V).
Следващата схема също може да се използва за прости изолирани DC-DC преобразуватели:
Фигура 8.3 D1 Нерегулиран полумостов преобразувател на потока за изолиране на DC-DC преобразуватели с ниско работно напрежение
За намотките, в зависимост от размера и честотата на сърцевината, са необходими само няколко завъртания на тороидална сърцевина. С вградения генератор можете лесно да определите колко завоя всъщност имате нужда. За да направите това, издърпайте изолиран кабел през тороидалната сърцевина няколко пъти и го свържете към изхода на генератора. Ако се достигне необходимия брой завъртания, консумацията на енергия на веригата и нагряването на тороидалната сърцевина намаляват значително. Използването на материал със сърцевина с ниска загуба, напр. TDK/Epcos N87 също трябва да се спазват. В зависимост от необходимото изолационно напрежение се използва изолиран джъмпер с достатъчна диелектрична якост или неекраниран кабел за високо напрежение за поне една намотка. За вторичния токоизправител е най-добре да се използва удвояваща верига на Вилард. Това е чудесно в сравнение с асиметричните променливи напрежения и въпреки това използва двете полувълни еднакво за пренос на енергия. След това необходимите регулирани вторични напрежения могат да бъдат генерирани удобно от вторичната страна с прости, неизолирани DC-DC преобразуватели.
Ако трябва да се реализират по-високи напрежения с полумостов преобразувател, се изисква безпотенциално управление на горния превключващ транзистор. Една от възможностите е напр. използването на управляващ трансформатор, както може да се види на Фигура 5.1 Б. Динамичното поведение на трансформатора обаче винаги е определен фактор на несигурност, особено при управление на MOSFET и IGBT. В случая на полумостове с биполярни превключващи транзистори има особено прост метод за управление на транзисторите с управляващ трансформатор, както може да се види на фигура 8.3 E. Полумостът е самоколебащ се и управляващият трансформатор определя предимно честотата на превключване.
Фигура 8.3 E полумостов преобразувател с управляващ трансформатор Структура на управляващия трансформатор Tr 1
Фигура 8.3 F високоволтов полумост с IR 2153
Фигура 8.3 G полумост с високо напрежение за висока производителност с IR 2153
Фигура 8.3 H MOSFET пълен мост с интегрирани интегрални схеми за драйвери на порта
Фигура 8.3 I MOSFET пълен мост с интегрирани интегрални схеми за драйвери на порта
Използваните интегрални схеми имат по-късо мъртво време от около 0,6 µs вместо 1,2 µs за IR 2151 и IR 2153. Това позволява съответно по-високи честоти на превключване. По принцип също е възможно да се използват два IR 2153, ако те са по-лесни за получаване. В този случай пин 2 на IC 1 не трябва да бъде свързан директно към щифт 3 на IC 2, а чрез 2,7 V ценеров диод. Резистор от щифт 3 до щифт 1 на IC 2 повишава потенциала на щифт 3 с 2,7 волта, така че функцията за изключване е деактивирана. Тази промяна може да се види на Фигура 8.3K. В противен случай веригата е идентична с фигура 8.3 Н.
Фигура 8.3 K пълен мостов контрол с два IR 2153
Фигура 8.3 L пълен мост с високо напрежение с управляващ трансформатор и висока изходна мощност